導線の両端にに電圧をかけると電流が流れます。
電流は、電荷の単位時間あたりの移動量だと聞いてます。
また導体を移動する電荷とは電子のことらしいです。

ところで、電圧を2倍にすると、電流も2倍になるそうですが、このとき「移動する電子の数が2倍」になるのでしょうか?「電子の移動速度が2倍になる」のでしょうか?
両者の積が2倍になるとは思うのですが・・・・

質問のレベルが低く申し訳ありませんが、考え方のアドバイスをお願い致します。

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A 回答 (20件中11~20件)

大学で、電気伝導に関する学生向けの説明をする機会が多い者から、整理のためのアドバイスをさせて頂きます。


導体結晶の中で、乱れ飛ぶ沢山の荷電粒子が、平均するとある一方向の流れをつくっている、、これが電流の古典力学的描像です。ここで、電子の「数」とか「移動速度」というとき、もう少し説明を加えないと、意味が曖昧になってしまいます。

一番自然な考え方は、

(1)「数」→「導体の単位体積中に存在する電子の平均個数」
(2)「移動速度」→「逆電流方向への電子の流れの平均速度」

と見なすことです。これですと、(1)については、導体をつくる物質の種類と温度で決まる量になり、電圧には関係しません。(2)については、オーム特性を示す範囲で電圧に比例します。専門用語で、(1)は「キャリア密度」、(2)は「ドリフト速度」と呼ばれます。
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この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。
「キャリア密度」と言うのは、抵抗の温度係数に
「ドリフト速度」は、オームの法則につながるって事ですね。やっとわかってきました。

お礼日時:2002/03/30 18:11

もう少し正確に言いますと、逆の結論になることを指摘したいと思います。


電圧を2倍にすると、「電子の移動速度が2倍になる」のではなく、
「移動する電子の数が2倍」になります。

金属中の(伝導)電子というのは、四方八方に運動しています。
また、各々の電子は様々な速度を持っていますが、ある速度
(フェルミ速度)がほぼ上限となっています。
この速度はだいたい10^8cm/secという猛スピードです。
で、このフェルミ速度付近の速度をもつ電子のみが電流に関係します。
電流を流していない状態は、右向きと左向きのフェルミ速度の電子の
数が等しく、キャンセルしています。
電流を流した状態というのは、どちらかの向きの数が多くなり、
キャンセルしなくなった状態です。

補足:(伝導)電子の'平均'速度を考えれば今までの説明どおりに
   なります。

この回答への補足

お返事ありがとうございます。(いろんな方からお返事頂いてちょっと消化不良気味・・・皆さんお礼おそくなっててごめんね!それと私の説明が学問的じゃなくて皆さんの混乱を招いてるようで・・・)

ところで
physicist_nakaさんのお答えの内容
って勉強不足(多分習ってる?)の私は十分理解できてませんが、もう少し教えていただければ。

「フェルミ速度付近の速度をもつ電子の数」=「その導体固有の自由電子の数」って理解したのですが、
そうすると、2倍の電圧をかけると「移動する電子の数が2倍」じゃなくて、「電子の移動速度(補足:電界方向の速度成分)が2倍になる」と思うんですが・・・

私の「移動する電子の数」の解釈の仕方が、間違ってるのかな?(絶対数としてとらえてます)

相変わらずの説明下手、お許しください!

補足日時:2002/03/30 08:02
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導線の中には、その導線の材質で決まる密度で自由に動いている電子があります。


電圧が掛かっていない時には、電子は勝手な方向に動き回り導線の方向には電流が流れません。
導線の両端に電圧をかけると電界が生じて電子が一定方向に移動するようになります。これが電流です。
その電子の移動する速度は、導線の材質、断面積、長さなどで決まる電気抵抗で抵抗を受けて、一定速度になり一定電流になります。
電圧を2倍にすると電界の電子を移動させる働きが2倍になって、導線は元のままで抵抗も同じなので電子の移動速度が2倍になります。つまり電子の移動速度は、電圧に比例します。
電子の移動速度が2倍になると言うことは、電流は電子の流れなので、電流が2倍流れることと同じ意味になります。
同じことですので、積にしてはいけません。
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この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。

皆様のおかげで、解決方向に向かってます。
あとは、もう一度じっくり勉強してみます。

お礼日時:2002/03/30 12:38

>「物質ごとに決まる単位体積当たりの電子の数n」


>=「電界(大きさに関係なく)を受け移動する電子の数」
>=不変(固有の値)と 考えてよいのでしょうか?
構わないと思います。

今の場合と異なり、自由電子のほかに原子核に束縛されている電子までもが
原子核から引き剥がされるような状況だと不変とは言えないでしょうが、
そうなるとオームの法則の範囲外でしょうし。
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この回答へのお礼

何度もお返事ありがとうございます。

物質と自由電子については、自分でも復習してみます。
オームの法則の範囲外ってのも興味ありますし。

お礼日時:2002/03/30 12:33

>電流は、2倍x2倍=4倍になると思うんですが


おそらく、
「移動する電子の数が2倍」
という言葉に対して、kihon さんと tomikou0000 さんの
とらえ方が違っているだけだと思います。

kihon さんは
「動くことのできる電子の個数が2倍」
tomikou0000 さんは
「ある断面を通過する電子の個数が2倍」
というような感じで少し異なるとらえ方を
しているだけではないでしょうか?
(物理的にではなく日本語の部分で)


あと、tomikou0000 さんの
>電圧は「移動する電子のスピード」
という部分は少しイメージが違うように思います。

電流は「電子のスピードと個数」に関係していて、
電圧は電気的な「高さ」という感じだと思います。
2点間の電圧を2倍にする(電気的高さの差を2倍にする)と
電気的な坂道の傾きがきつくなるので
そこを転がり落ちる電子のスピード(電流)が大きくなる、
というようなイメージです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
参考になりました。

ほんと私の質問下手の為、皆さんにご迷惑おかけして、
皆さんのおかげで何とか理解出来そうです。

お礼日時:2002/03/30 12:28

>電子のスピード、移動する電子の数がともに2倍になれば



「ともに2倍にはなる」と言う考え方が間違っていますね。
電圧が増える事により、電流が増えてしまう、という事です。
「両方を増やす」と言う事ではありません。

もっと単純に考えてください。
電線という「道路」を電子と言う「車」が通過すると考えます。
等間隔で同じ速度で走っているとします。
あるゲートを時速30キロの車が1分間に10台通過していたとします。
それが2倍の速度60キロになったら、
1分間に20台通過するようになります。
この車の速度が電圧で、車の台数が電流です。
電流が2倍になるとは、こういう事です。

この回答への補足

tomikou0000さん、再びお答えありがとうございます。
車の説明すごくよく理解できます。
すいません、もう一つだけ教えていただきたく。

車の例での車間距離(電子の例では、単位長あたりの移動する電子の密度に相当するかと思いますが)は、電界の大きさに関係なく一定になると考えてよいのでしょうか?

すいません、どうも変なことにこだわってしまってるようで・・・

補足日時:2002/03/29 20:51
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KaitoTVGAMEKOZOU さん(newtypeさん)が電流を2倍にすれば


電子の速度が2倍になることを書かれているので、
オームの法則を確認して電圧を2倍にすると速度が2倍になることを見てみます。
(オームの法則を認めた時点で本質は同じことですが…)

長さL,断面積 S の導線に電圧Vをかけたとします。
このとき導線の中の自由電子の運動方程式は
 ma = eE - kv
   = e(V/L) - kv
という形になります。
ただし、
 m: 電子質量
 e: 素電荷
 k: 電子が受ける平均的な抵抗係数
 v: 導線中の電子の平均速度
です。

一定の電流が流れているとき、電子の加速度が0であることから
 v = eV/(kL)
となります。

一方、電流の定義が単位時間に通過する電荷の量ですから、
KaitoTVGAMEKOZOU さんが書かれているように、
 I= envS
です。ここに速度 v を代入すると
 I= en{eV/(kL)}S
  = nSe^2/(kL) * V
となりオームの法則が導かれます。

オームの法則の範囲内での話なら、抵抗R
 R = nSe^2/(kL)
は一定なので、e,S,L が定数であることを考えると、
 n/k = 定数
になります。
さらに、n は単位体積当たりの電子の数ですから
閉じた回路を考えるなら、漏れがないかぎり定数になるはずです。
結局、電子が受ける平均的な抵抗係数 k が定数になるので、電子の速度は
 v = e/(kL) * V
と電圧 V に比例することがわかります。
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この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。
大変参考になります。

電子の移動するとき速度に比例した力がはたらくんですね

あと私は、n〔自由に動ける電子)は電界が強くなるとだんだん増えるって勘違いしてたようした。

お礼日時:2002/03/30 12:20

導線の垂直断面を考えそこを1[秒]に通過する荷電物質の数をnとし


前記荷電物質が一個当たりe[クーロン]の電荷を帯びているとしたときその導線のその場所での電流はe・n[アンペア]である

単位方程式として[クーロン/秒]=[アンペア]が成り立ちます

荷電物質は通常は電子ですが正の電気を帯びた正孔もあります
正孔は実は泡のようなもので電子の欠落なのです
半導体では正孔が大活躍します
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この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。
正孔:ホールってのですよね、なんか大昔習ったような・・早速復習してみます。

お礼日時:2002/03/30 12:25

電流をI,導体内の1つの自由電子の電荷をe,導線の長さl,導線の断面積S,単位体積当たりの電子の数nとすると,



I=envS    が電流の定義。
で,enSは不変だから,Iが2倍になったら当然vも2倍になります。

この回答への補足

早速のお返事ありがとうございます。

ご存知でしたら、もう一つ教えて下さい。

「物質ごとに決まる単位体積当たりの電子の数n」
=「電界(大きさに関係なく)を受け移動する電子の数」

=不変(固有の値)と 考えてよいのでしょうか?

補足日時:2002/03/29 20:45
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>電圧を2倍にすると、電流も2倍になるそうですが



「オームの法則」というのがあります。
電圧=電流×抵抗 という法則です。
だから、電圧が2倍になって、抵抗が変わらなければ、電流は2倍になります。

>このとき「移動する電子の数が2倍」になるのでしょうか?
>「電子の移動速度が2倍になる」のでしょうか?

両方です。
電圧は「移動する電子のスピード」、電流は「移動する電子の数」です。
正確に言うと、
電流は「『単位時間あたりの』移動する電子の数」です。
だから、
スピードが倍になれば、ある一定時間に通過する電子の数は倍になりますね。

この回答への補足

早速のお返事ありがとうございます。
ちょっとまだピンとこないんですが、電子のスピード、移動する電子の数がともに2倍になれば、単位時間当たりの電線の断面を通過する電子の総数=電流は、2倍x2倍=4倍になると思うんですが・・・・もう少しゆっくり考えてみます。

補足日時:2002/03/29 19:01
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例えば、このスマホ(http://kakaku.com/item/J0000013767/spec/#tab)
と別のスマホ(http://kakaku.com/item/J0000013467/spec/#tab)
では、下り最大データ通信速度が異なります。

下り最大データ通信速度の記載が製造企業のHPにも無い場合がありますが、この場合、下り最大データ通信速度はいくらなのでしょうか?

ご回答の程、よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

機種によって違うかもしれないですが、細菌の機種はほとんどが高速化
されていますので、通信規格で決まることが多いです。

例えば、日本の道路を走る場合は、制限100kmの高速道路では、
フェラーリもカローラも同じ速度になるのと同じです。ただし、
一部の軽自動車では100kmが出ない可能性があります。

上記のように、近年の機種で最下位グレード以外は速度は機種で
決まるのではなく、通信規格で決まります。

Q導体の電子分布 / 空洞のある導体に電荷を置く

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質問1
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質問2
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内容は、「二つの導体球がある。ひとつは空洞であり、空洞内にもうひとつの小さな導体球がある(二つの球体は中心を共有している)。その中心から8cmの距離にある点Pでの電場が15000 N/C(方向は中心向き)であった。このとき、小さな導体球の総電荷Q1と、大きな導体球の空洞の内壁表面の総電荷量Q2を求めよ。(注意)Q2は、内壁表面の電荷量であって、大きな導体球の総電荷量ではない。」

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そして、この例題の解答は、次の通りでした。
「導体の空洞では電場は0」にも関わらず、小さな導体球が存在することよって、P点の電場が形成されている。半径8cmのガウス面を考える。すると
電場 = ガウス面内の総電荷量 Q /(ガウス面の面積 4πr^2 x 誘電率ε) ・・・・(1)
よりもとまる、QがQ1となる (ただし、電場の方向から考えて、Q1は負の値)

一方で、「導体の内部の電場は0」である。大きな導体球の内部を通るガウス面を考える。(1)において、電場 = 0を代入すると、このガウス面内の総電荷量は正味ゼロとならなければならない、したがって、Q2はQ1と正負符号逆で絶対値の等しい値、つまり-Q1、となる。

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Qイオンが格安スマホを発売、速度を取るか値段を取るか

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イオンとしては、動画の閲覧よりも、メールやインターネットサイトの閲覧、SNSの利用を想定しているそうです。
当面8000台の発売ですが、出足は好調で今月中には完売するのでは、ということです。

さて、皆さんの中にはスマホを持っている人が多いと思いますが、こういうスマホ、どう思いますか?
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街角インタビューでは、“若者向けではない”という声がありました。

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ソフトバンクのスマホを利用しています。

月々パケット利用料は0.1GBしか使ってません。
あまり利用しない人にとって、パケット利用料金は高すぎます。
従量制になればいいと常々思ってます。ヘビーユーザーの為にライトユーザーが料金を負担しているようなものです。

イオンのスマホは興味が湧きませんが、価格競争で3大携帯のパケット利用料金が下がる事を期待してます。

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二次側の電圧をV2、電流をI2
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No2です(^^)
発電所から流れ出る電流は変化する事になります(`・ェ・´ノ)ノ
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格安シムを使ったスマホの場合スマホ自体が原因ですか、それともプロバイダが原因なのか、もしくはその両方なのでしょうか。
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格安SIM会社はdocomoの携帯回線を使っている所が圧倒的に多いです。
 ですので「つながりやすさ」という点ではdocomoと契約している場合と違いません。
 かだ、多くの人が集まる大きなイベント会場や繁華街ではdocomoの端末より反応が遅いということはあります。

 インターネットを利用している際の速度は回線の速度とアクセス先の相手サーバ(Webサーバやメールサーバなど)の処理能力によります。
 携帯回線での使用の場合は端末とアンテナ間、アンテナから収容局までの間、収容局から相手サーバまでの間の回線容量と処理能力によります。この間は単に線でつながっているだけでなく様々な機器も設置されています。それら全てを通って相手サーバまで行き、結果が端末まで戻って来るまでの速度ということになります。
 そしてその状況は時々刻々変わります。
 ですのでそこを考えるよりご自身の使い方に合ったプランのある格安SIM会社を選ぶことに注力されるのがよいです。
 例えば以下のようなサイトの情報が参考になるかと思います。

http://sim-fan.mobile-runner.com/

 ちなみにこれまで数社の格安SIM(いずれもdocomoの回線使用)を使いましたが、近所の買い物の際や国内の旅先での使用で「遅い!」と感じたことは幸いありません。
 南関東在住です。

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 かだ、多くの人が集まる大きなイベント会場や繁華街ではdocomoの端末より反応が遅いということはあります。

 インターネットを利用している際の速度は回線の速度とアクセス先の相手サーバ(Webサーバやメールサーバなど)の処理能力によります。
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電荷が無限に長い直線状導線に電荷密度σで分布しているものとする。
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http://qanda.rakuten.ne.jp/qa3813221.html

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お願いします。

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ANo.2 です。数式の訂正をします。導線の長さの評価を間違えてました。

修正をしながら、積分の方法も書いておきます。
添付図のように、導線の中心を原点に、導線の長さ方向にz軸、導線に垂直な方向にr軸を取ってみます。いま、r=d の点Pを考え、P点での電場Eを計算します。
導線の、z座標=z の地点Aに、長さ dz の微小部分を考えます。ここの電荷dqは
dq=ρ・dz
です。

これがPの地点に作る電場dEは

dE=k(ρ・dz)/(r^2+z^2)

導線の全ての長さに渡って足し合わせると、dEのz方向成分は、(対称性から)打ち消されることが明らかなので、実質的に寄与する量は r方向成分dErだけになって
dEr=dE・cosθ=dE・(r/√(r^2+z^2))
です。

これを z=-L/2~L/2 までの範囲で積分します。

E=∫[-L/2..L/2] (k(ρ・dz)/(r^2+z^2))・(r/√(r^2+z^2))
=2kρ∫[0..L/2]r/((r^2+z^2)^(3/2))・dz
=kρL・(1/(r・√(r^2+(L/2)^2))

求める電場は、r=dの地点での電場ですから、rをdに書き戻して

E=kρL・(1/(d・√(d^2+(L/2)^2))

d>>L のときの収束の話は、前回の回答のまま成立しています。
ついでに、逆に、導線の極く極く近傍では d→0 なので

√(d^2+(L/2)^2)→L/2 となりますので、

kq/(d・√(d^2+(L/2)^2)) → kq/(d・(L/2))=2k・ρ/d

となり、Lが無限の長さの場合の値に収束します。

ANo.2 です。数式の訂正をします。導線の長さの評価を間違えてました。

修正をしながら、積分の方法も書いておきます。
添付図のように、導線の中心を原点に、導線の長さ方向にz軸、導線に垂直な方向にr軸を取ってみます。いま、r=d の点Pを考え、P点での電場Eを計算します。
導線の、z座標=z の地点Aに、長さ dz の微小部分を考えます。ここの電荷dqは
dq=ρ・dz
です。

これがPの地点に作る電場dEは

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速度に関しては格安スマホ各社の中で唯一独自で回線を持つYモバイルが最速なので質問者様が速度をある程度重視されるのであればYモバイルがおすすめです。質問者様の場合はYモバイルが一番適しているのかもしれません。Yモバイルであればキャリアのスマホと変わりなく使用できます。
料金面についてはキャンペーンで機種が半額以下で購入できることやプランの価格については楽天モバイルが圧倒的にお得です。通信速度に多少目をつむれるのであれば、楽天モバイルは通常価格の半額以下で新しい端末が買えることや料金面のコスパの点から気に入った端末があれば、一番おすすめです。

知らない人のために補足でお得な申し込み方法を付け加えておきますが、格安スマホを申し込むのでしたら、還元サイトを経由して申し込むのを忘れないでください。MVNOは還元サイトを通すと公式サイトのキャンペーンに加え、馬鹿にならないキャッシュバックがあるので経由しないと大損になってしまいます。
例えば、Yモバイルでしたら現在キャンペーンで端末の割引がありますが、それに加えて還元サイトからさらに4500円程度のキャッシュバックがあります。ですので還元サイトを登録・経由して公式サイトから申し込むことをおすすめします。還元サイトを利用するかしないかで大きく得するか損するかが決まります。 楽天モバイルでも同様のキャッシュバックがあります。

MVNO各社ははいわゆる大手キャリアの回線を借りるので大手キャリアのスマホに比べればデメリットとしてどうしても通信速度が遅くなってしまいます。それでも都市部に住んでいてなおかつネット検索やラインだけの使い方であればそんなに気にならないと思います。また通信速度は使っている人の人数に依存するのでお昼頃や夕方はどうしても遅めになってしまいます。
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順方向電流、逆方向飽和電流、順方向電圧、ボルツマン定数、温度
電子の電荷、これらの関係式がわかれば、簡単に求められます。

トランジスタだと補正が必要ですが、ダイオードは良く合います。

因みに18mV増やすごとに順電流は2倍になります。(300Kのとき)

Qスマホで重視するのは、つながりやすさ? 通信速度?

アップルの「iPhone 4S」ですが、ソフトバンクに加えて、KDDI(au)でも発売することが決まりました。

どちらのキャリアがどうとかは、あえて伏せるとして・・・

そこで、皆さんがこれからスマホを買うとして、つながりやすさvs通信速度の機能で比べたら、どっちを重視しますか?

Aベストアンサー

行動範囲の中に都市部以外もあるので、つながることが最優先です。
つながりやすさが最優先で、次に優先するのはコストパフォーマンスです。
現在はb-mobileSIM U300で、よりコストパフォーマンスが高そうなモバイルルネッサンスに移行予定です。
どちらもdocomo(FOMA)のMVNOです。
個人的には、スマートフォンの通信速度は1Mbpsでよいです。
なので、速度の上限を1Mbpsに制限をかける代わりに常にその8割の800Kbps以上出ることを保証し、通信量も一月あたり3GBに制限してそれに到達するとその月は一切つながらなくなり、月額2,000~2,500円程度というのをどこかがやってくれるとよいのですが。

Qどなたかお分かりの方! 教えてください。 電流計、電圧計やオシロスコープを使用しないで、導線に流れて

どなたかお分かりの方!
教えてください。

電流計、電圧計やオシロスコープを使用しないで、導線に流れている電流が交流か直流かを知るためにはどうすればよいでしょうか?

よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

鉄の棒に導線を巻いて、鉄の棒に方位磁石を近づけてみる。
鉄の棒のNとSがはっきりと峻別できるなら直流。そうでないなら交流。


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